汽车里程表

1汽车里程表摘要 汽车里程表实际上由两个表组成，一个是车速表，另一个是里程表。传统的车速表是机械式的，典型的机械式里程表连接一根软轴，软轴内有一根钢丝缆，软轴另一端连接到变速器某一个齿轮上，齿轮旋转带动钢丝缆旋转，钢丝缆带动里程表罩圈内一块磁铁旋转，罩圈与指针联接并通过游丝将指针置于零位，磁铁旋转速度的快慢引起磁力线大小的变化，平衡被打破指针因此被带动,本课程设计的汽车里程表变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字表示汽车的时速。汽车里程表还包括由连接同一信号源的两个液晶数字显示窗，分别累计本次里程和总里程。本次里程通常有四位数，供短期计数，这是可以清零的；总里程则有六位数，不能清零。电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性存储器内，在无电状下态数据也能保存。关 键 词 单 片 机 AT80C51 LED 数 码 管 CD4553 引 言 应 用 但 片 机 实 现 汽 车 里 程 表 的 设 计 比 较 简 单 ， 减小液晶表的公里数能通过编程器调整存储片数据来实现，适用于由霍尔信号、干簧信号、abs 输出信号、变速器电脑输出信号、提供信号的里程表的走表。1 硬件设计 1.1 电路原理方框图图11.2 里程累计实现原理 2车速里程表的速比表示的是：车速里程表转轴（软轴）在汽车行驶一公里时所转过的转数。基于单片机的车速里程表采用霍尔型非接触式转速传感器。这种车速里程表转轴每转一圈,霍尔传感器将感应发出 8 个脉冲。现在以速比为1：624 的车型为例：汽车行驶一公里，则霍尔传感器发出的脉冲数共为8624=4992 个,或者说,每个脉冲代表了 1/4992 公里的里程。将这些脉冲信号当作外部中断源输入给单片机，使每个脉冲产生一个中断,并通过中断服务程序对每个脉冲进行计数,这样，当计满 4992 时,表明汽车行驶了 1 公里,然后再给累计单元加一,并存入 EEPROM 单元,最后通过刷新 LED 液晶显示器，即可实现里程计数功能。但在编程时要注意，MCS 51 系列单片机的外部中断有两种触发方式，即电平触发和边沿触发，本设计选用边沿触发方式，即采用负跳变引起。1.2 电源电路及掉电保护电源电路由于汽车蓄电池提供的是 12V 电源，因此要进行电压转换及滤波处理。电源电路如图 2 所示。其中+5V 为模拟量电源，VCC 为数字量及单片机工作电源。掉电保护电路为在掉电的时候也可以及时地记录汽车行驶的里程数据，使用掉电保护电路。在掉电时可以维持一段时间的电压，保证单片机完成里程数据的保存，并调整指针位置使之回零。为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据，在电源地输入端加一个 1000uF 的电解电容，电源断开时在 IRQ 管脚会产生一个中断信号，大电容可以维持单片机电源足够长的时间，使得单片机可以完成外部中断的服务程序。31.3 输入脉冲信号处理电路来自传感器的脉冲信号输入到单片机定时器模块的管脚，使用输入捕捉功能，为改善波形，在输入捕捉管脚外增加处理电路。包括车速脉冲信号和转速脉冲信号处理。电路图如图 3 和图 4 所示。其它电路除以上电路外，还有 EEPROM 电路、LCD 液晶驱动电路、LED 驱动电路和步 进电机驱动电路等。EEPROM 用来存储行驶中的里程数据；LCD 液晶则显示行驶的里程数据；LED 显示指示和报警信号；步进电机驱动用来驱动 4 个步进电机式仪表，分别为行车时速、发动机转速、发动机水温和燃油量。42 软件设计2.1 里程表软件设计思想该里程表采用霍尔型非接触式转速传感器，表的转轴每转一圈，霍尔传感器将感应发出 8 个脉冲。里程表速比表示的是：里程表转轴(软轴)在汽车行驶 1 公里时所转过的转数。现以速比为 1：624 的车型为例；汽车行驶 1 公里霍尔传感器发出的脉冲数共为 8624=4992 个，或每个脉冲代表 1/4992 公里的里程，将这些脉冲信号作外部中断输入给单片机，使每个脉冲产生一个中断，并通过中断服务程序对每个脉冲计数，当计数满 4992 时，表明汽车行驶 1 公里， 然后在给累计单元加 1，并存入 EEPROM，最后通过刷新 LCD 液晶显示器，即可实现里程计数。LCD 显示总里程数。中断 1 次(每隔 10ms)送 1 位显示。外部中断INT1 为：脉冲计数，判断计数是否达到 1 公里，否则返回。T0 中断是否显示总里程，每经过 1 公里向 EEPROM 中写入 1 次，在停车等待时，CPU 停止写入总里程。2.2 车速表软件设计思想在里程表程序中，每计数 1 次，汽车行驶 0.0016025641KM，每 10ms 中断 1 次，送显示，其中断 1000 次时间为 1 秒，计算 1 秒计数次数，乘 3600 再乘0.0016025641 即可求出时速：时速=次数 X5.7692.车速表指针偏转位置与输入量成线性关系：即 =KVin。其中 为指针偏转角；K 为常数；Vin 为输入5电压。时速与频率的对应关系比如为：20Km/h =11.9-14Hz；60Km/h =39.8-41.9Hz；120Km/h =79.6-83.9Hz (速比 1：624)。2.3 转速表软件设计思想转速表是用来测量发动机转速的一种指示仪表。在本设计中是把转速传感器传送的频率信号传送到单片机，经过计算后输出方波信号来驱动步进电机，在刻度盘上指示发动机相应的转速值。转速与频率的对应关系比如为：500r/min=121.5Hz；1000r/min=243Hz；2000r/min=486Hz；3000r/min=729Hz。2.4 水温表与燃油表水温表是显示冷切水温度的仪表，单位是(摄氏度度)。它的传感器是一种热敏电阻式传感器，用螺纹固定在发电机冷切水道上，热敏电阻决定了流经水温表线圈绕组的电流大小，从而驱动表头指针摆动。3 主函数程序当 A/D 中断到来时改变激活的 A/D 通道，定时读取里程数据，并在 LCD 上显示，每一次主循环结束时重起 WATCGDIG。主程序流程图如图 5 所示。4 程序设计ORG 0000H6AJMP MAINORG 0003HAJMP DD0ORG 0100H MAIN: MOV R6,#00H ; 清空MOV R7,#00H ; 清空MOV TCON,#03H ; 外部中断0下降沿触发MOV IP,#00H ; 设置优先级MOV IE,#81H ; 开外部中断HERE: SJMP HEREDD0: MOV TCON,#03H MOV A,R6 ;将计数的低位的数据放入存储器ADD A,#01HDA A MOV R6,A MOV A,R6ANL A,#0FH MOV R2,AMOV A,R6 ANL A,#0F0H SWAP A 7MOV R3,ADD1: MOV A,R7ADDC A,#00H ;将计数的高位放入存储器DA AMOV R7,A MOV A,R7ANL A,#0FH MOV R4,AMOV A,R7 ANL A,#0F0HSWAP AMOV R5,A PL: MOV DPTR,#SETTAB ;推数入栈MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV 70H,A MOV A,R3 MOVC A,A+DPTRMOV 71H,A MOV A,R4 8MOVC A,A+DPTR MOV 72H,AMOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV 73H,A MOV 74H,#00HDISP: MOV SCON,#00H ;初始化串行口方式MOV R1,#05H ;显示4位数MOV R0,#74H ;70H-73H 为显示缓冲区LOOP: MOV A,R0 ;取最高位的待显示数据MOV SBUF,A ;送串口显示DELAY: JNB TI,DELAY ;等待发送完毕CLR TI ;清发送标志DEC R0 ;指针下移一位，准备取下一个待显示数DJNZ R1,LOOP ;直到6个数据全显示完。RETIDIS ：MOV R0，#79H；显示数据缓冲区首地址 R0MOV R3，#01H；使显示器最右边位亮MOV A，R3LD0 : MOV DPTR,#7F0H;数据指针指向 AMOVX DPTR,A;送扫描值INC DPTR ;数据指针指向 B9MOV A ,R0;取欲显示的数据ADD A,#0DH;加偏移量MOVC A,A+PC;取出字形码MOVX DPTR,A 送显示ACALL DL1;调用延时程序INC R0;指向下一个显示数据地址MOV A,R3JB ACC.5,ELD1;扫描到第 6 个显示器否?RL A;未到,扫描码左移 1 位MOV R3,AAJMP LD0ELD1: RETDSEG: DB 3FH,06H,5BH,AFH,66H,6DHDB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDB 39H,5FH,79H,71H,40H,00HDL1: MOVR7,#02H;延时 1ms 子程序DL: MOV R6,#0FFHDL6:DJNZ R6 DL6DJNZ R7 DLRET5 数字电路5.1电路原理电路由六位数显式计数器、门控脉冲发生器和速度检测脉冲输入电路组成。六位数字显示式计数器由二只三位十进制计数集成电路 CD4553和一只七段数码译码驱动电路 CD4511及六位数码显示管组成。CD4553虽然只有 Q0Q 3一组二10十进制码输出端，但它有三个分时输出控制端为：DS1、DS2和 DS3。通过它们的分时输出控制，可使 Q0Q3四个输出端分时输出三个二十进制码，并通过译码驱动器和显示器，显示出三位十进制数。这里我们串联一只三位十进制计数集成电路 CD4553，即可实现六位十进制数。5.2 集成电路CD4553 除了数码输出端 Q0Q3 和分时控制端 DS1DS3 外，还有一个计数脉冲输入端 CP、一个锁存控制端 LE，高电平时执行锁存，低电平时执行送数。一个时钟抑制端 DIS，高电平时禁止计数脉冲输入，从而可以使已输入的数据得以保留。一个清零端 R，高电平时清零。一个计数溢出端 O。F，当计数器计满 999后变为 000 时，该端输出一个进位脉冲，为多级连接提供方便。CD4511 是一只七段字形译码驱动器，它能将输入的二十进制码转换为数码笔段向数码管输出，使其将数码显示出来。5.3 电路工作原理当有速度检测脉冲从它的输出端 12 输入时，就会通过内部电路的计数、译码，由数码管显示出来，所显示的数字即为被测速度，它的最大计数与显示数值为999。速度检测脉冲输出电路由红外管发射器和红外接收脉冲信号转换器、脉冲整形电路组成。当有轮辐从红外发射接收管之间通过时，发射光被遮断一次，红外接收管产生一个脉冲信号，VT1 将红外接收管产生的脉冲信号加以放大后，由集电极输出，通过施密特触发器 D6 整形后加至计数器的脉冲输入端12。该电路未设专门的控制闸门，而由时间闸门控制电路产生的控制脉冲加至计数器的锁存控制端，使其停止计数脉冲的输入来达到的，其作用效果与控制闸门完全相当。门控脉冲发生器由 D1、R3 和 C1 等组成，它是一个由施密特门 D1和 R、C 元件组成的多谐振荡器，其振荡频率由公式：f=4/R3C1 来决定。D2 为输出缓冲级。C2、R4 组成一级微分电路，将输出的脉冲通过微分提高其幅度，然后经过 D3 整形，使输出的脉冲符合要求，工作可靠。C3、R5 与门 D4、D5 组成复位电路，它将门控脉冲通过由 C3、R5 组成的微分电路微分和 D4、D5 的两级反相整形，延迟一段时间后加至复位端 R，使计数器复位，准备下一个计数循环。计数和译码显示电路由 CD4553 CD4511 和数码管显示器等元件组成。在11CD4553 的数字选择端的控制下，通过 VT2VT4 选通数